基于通用地球系统模式的不同类型气溶胶直接辐射效应的数值模拟

作者：刘甲; 王壬; 李龙辉^*

来源：遥感技术与应用, 2023, 38(04): 880-891.

• 气溶胶
• CESM
• 模式评估
• 直接辐射强迫

气溶胶可以通过直接效应来影响地气系统的辐射平衡，然而目前气溶胶直接辐射效应的研究主要集中于总气溶胶，缺乏不同类型气溶胶直接辐射效应研究。利用通用地球系统模式(Community Earth System Model, CESM)模拟研究了晴空和有云条件下总气溶胶、硫酸盐气溶胶和含碳气溶胶在大气层顶和地表的直接辐射强迫，并利用多源数据对模拟结果进行验证。结果表明，CESM模拟总气溶胶光学厚度与气溶胶自动观测网(Aerosol Robotic Network, AERONET)有较好的相关性(R2=0.44)，但模拟数值整体偏小；与MERRA-2(Modern-EraRetrospective Analysis for Research and Applications Version 2)对比发现，高估了含碳气溶胶光学厚度，低估了硫酸盐气溶胶光学厚度；CESM模拟的辐射通量与基线地表辐射观测网(Baseline Surface Radiation Network, BSRN)的模拟效果良好(R2=0.93)。在晴空条件下，CESM模拟的总气溶胶以及硫酸盐气溶胶、含碳气溶胶在大气层顶的直接辐射强迫分别为-1.37、-0.46、-0.45 W/m2；有云条件下分别为-0.30、-0.25、+0.04 W/m2，云削弱了气溶胶在大气层顶负的辐射效应，但加强了含碳气溶胶的吸热作用从而呈现出正效应；晴空条件下地表的直接辐射强迫分别为-5.60、-0.53、-2.21 W/m2，有云条件下分别为-4.38、-0.32、-1.64 W/m2，气溶胶的直接辐射效应在地表均为负效应，云对沙尘气溶胶的辐射效应影响不大，但却能削弱硫酸盐气溶胶和含碳气溶胶的直接辐射效应强度。研究结果有利于进一步理解不同类型气溶胶的直接辐射效应，并为未来改进CESM提供依据。

• 单位
  虚拟地理环境教育部重点实验室; 南京师范大学; 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心